车用锂电池调研报告.doc

新能源汽车动力锂电池调研报告一、 项目概况1、动力电池动力电池是为电动汽车动力系统提供能量的蓄电池，主要包括锂离子电池、镍氢电池和铅酸电池等。铅酸电池由于安全性好，成本低，在微混和城市型纯电动汽车上具有一定优势；但由于能量密度低，无法在其它类型电动汽车上应用。 镍氢电池技术成熟、安全性好，在近几年内占据混合动力的主流地位，尤其是在轻混、中混和重混等车型上；但由于能量密度低，成本高，技术发展已接近极限，性能进一步提高的余地不大。锂离子电池具有零污染、零排放、能量密度高、体积小和循环使用寿命长等优点，是国内外动力电池发展和应用的趋势，将逐步占据未来市场的主流地位；但由于安全性和成本问题，目前正处于发展期。动力锂电池产业链下游主要是电动自行车、电动摩托车、电动轿车、电动客车等需要大功率的应用领域。2、锂电池（1）锂电池的分类按内部材料分为锂金属电池和锂离子电池两大类。锂金属电池由于其性质不够稳定而且不能充电，所以无法作为反复使用的动力电池；而锂离子电池则具有反复充电的能力，被作为主要的动力电池发展，锂离子电池一般是使用锂合金金属氧化物为正极材料、石墨为负极材料、使用非水电解质的电池。按用途分为数码电池和动力电池两大类。按外壳材料分为钢壳电池、铝壳电池和聚合物电池三类。按形状分为圆柱电池、方形电池和异形电池三类。（2）锂电池的结构锂电池结构分为五部分，即正极、负极、隔膜、电解液和外壳。 锂电池正极包含活性物质、导电剂、溶剂、粘合剂、基体等物质；锂电池负极包含活性物质、粘合剂、溶剂、基体等物质；锂电池外壳包含钢壳、铝壳、盖板、极耳、绝缘胶带等五金件。3、车用锂电池车用锂电池是混合动力汽车及电动汽车的动力电池，通常我们说得最多的车用锂电池按正极材料分主要有磷酸铁锂电池、锰酸锂电池以及三元锂电池（三元镍钴锰）。锰酸锂电池安全性较好，成本低，但高温性能较差，寿命较低；.三元锂电池能量密度高，性能比较均衡，但成本较高；磷酸铁锂电池安全性最好，循环寿命长，但低温特性较差、能量密度较低。目前国外多数电池企业，如松下、三洋、SBL、LG、JCS等，主要选择三元材料；国内多数电池企业和美国A123，主要选择磷酸铁锂。磷酸铁锂电池能够成为国内动力电池中的主力，归功于高效率输出、高安全性、电池的结构简单而稳定、极好的循环寿命、可快速充电及对环境无污染。然而，随着美国特斯拉电动汽车进入中国，能量密度高、续航能力强的三元锂电池优势显现。在乘用车市场上，由于乘用车留给电池的空间不多，鉴于目前磷酸铁锂电池能量密度已经基本达到理论的极致，而三元电池的能量密度还有很大的提升空间，不少厂家纷纷着手研发和应用三元材料，两种锂电池得到均衡发展。业内专家表示，作为目前动力电池的主力军，磷酸铁锂的电池能量密度已经基本达到理论的极致，但是由于成本，安全等方面的优势，使得其在工业化生产上仍被需求。二、 项目市场及生产情况1、市场需求情况随着国际石油价格上扬及各国对于环保问题的逐渐重视，新能源汽车逐渐成为世界汽车产业的发展趋势。政策倾斜力度增加、大型车企抢滩布局、消费者环保意识的不断增强，导致了我国新能源汽车市场迅速扩张。2009年密集扶持政策打开了我国新能源汽车增长的快车道，2011年行业进入产业化阶段，2014年我国电动车市场更是呈现出井喷态势，产销量均同比大涨三倍以上。我国新能源汽车销量从2012年至2015年分别为1.2万辆、1.76万辆、7.47万辆和33.1万辆。2016年开始受补贴政策退坡影响，增速逐步放缓，但2016年新能源汽车累计产销分别达51.7万辆和50.7万辆，远超2015年整体水平。2017年，我国新能源汽车产销为79.4万辆和77.7万辆（其中纯电动销量65.2万辆，插电式混动销量12.5万辆；比亚迪、北汽新能源销量均突破 10 万辆，东风新能源汽车突破5万辆），同比分别增长53.8%和53.3%，市场占比达到2.7%，比上年提高了0.9个百分点，带来了近36GWh的动力电池需求量。根据预测，未来新能源汽车行业仍将维持快速增长，2018-2020 年新能源汽车产量将达到100 万辆、137万辆和200万辆，对应动力电池需求量分别为47GWh、58GWh 和95GWh。国家“十三五”规划提出，截止2020年新能源汽车销量将达200万辆；近日中央四部委联合发布电动车免购置税政策延续至2020年，政策的倾斜更加佐证电动车是未来发展主流。2、单车电池配比目前纯电动客车所需电池容量最大，纯电动乘用车和专车所需电池容量相对较小，纯电动汽车的电池容量是插电式混合动力汽车电池容量的3-6 倍，说明纯电动汽车电池的技术难度更高，价格更贵。有关单台汽车电池配比数据见下表（单位：KWh）。电动（EV）插电式混合（PHEV）乘用车30-8010-15客车15025专用车403、行业生产情况（1）行业产能、产量和出货量伴随新能源汽车销量增长，动力电池作为核心零部件也得到快速发展。从2015年新能源汽车销量大幅增长后，国内外动力电池市场也呈现爆发趋势，电池厂商的产能、产量和出货量均大幅提升。2017年全行业总产能为154.5 GWh，其中方形、圆柱、软包三种类型电池产能分别达到68.5GWh、63GWh、23GWh，占比分别为45%、41%、15%。2018年底全行业总产能预计将达到182GWH，其中方形产能达到93.5GWh、圆柱产能50.5GWh和软包产能达到38GWh，占比分别达到51%、28%、21%。近两年新增产能集中在磷酸铁锂电池和三元锂电，2017年磷酸铁锂电池产能达73.7GWh，占总产能比例为48%，较16年占比提升20个百分点。2018年从当前企业的规划来看，延续三元锂电扩产加速的态势，行业三元电池产能将增至112.3GWh，占比也提升至62%，其中比亚迪三元电池产能将新增5GWh，行业龙头CATL三元电池产能将由8.5GWh提升至19.5GWh，新增产能达11GWh，可满足众多乘用车车企的配套规划需求。行业主要企业2017年锂电产能及2018年规划锂电产能情况见下表。我国2016年车用动力锂电池产量为30.8GWh；2017年为49 GWh；2018年预计为74 GWh。2014-2017年我国动力锂电池出货量分别为 5.9GWh、17GWh、30.5GWh、39.2 GWh，同比增长 293%、188%、79%、28.5%。2016年动力锂电池领域总投资已经超过374亿元，国内主流电池企业2017 年产能已超100GWh，远超下游需求。但另一方面，根据产业微观观测，国内优质的高端三元电池产品仍属稀缺，从部分乘用车用三元电池屡屡不达标准可见一斑。因此，我们认为目前国内动力电池逐渐形成高端三元电池稀缺、磷酸铁锂与低端三元电池相对过剩的行业格局。（2）产业发展趋势从锂电池行业的地区分布来看，全球锂离子电池产业主要集中在中、日、韩三国，三者占据了全球95%以上的市场份额。国际巨头相对于国内厂商而言在电池的一致性、稳定性、循环寿命等方面都有比较大的优势，对下游整车厂的吸引力也很大。国内自主品牌的动力电池产品已开始陆续配套国内整车企业，包括乘用车、客车、专用车等市场，从技术路线上讲，镍氢电池、锰酸锂电池、磷酸铁锂电池已经在十二五结束时基本接近甚至达到国际先进水平，三元锂电池也开始产业化进程。在动力电池激烈的行业竞争中，CATL、比亚迪、国轩高科等优势企业逐渐确立了自己的龙头地位，行业集中度不断提升。2016 年与2017年，国内动力电池前三家企业合计出货量占比超过50%；CATL也逐渐超过比亚迪，成为国内动力电池龙头。17年以来，以宁德时代、比亚迪为首的动力电池龙头扩产幅度高于行业均值，CATL（17GWh）、比亚迪（16GWh）、国轩高科（10GWh）产能位列前三，亿纬锂能、北京国能、孚能科技、天津力神紧随其后，这导致行业集中度进一步提升。以CATL、国轩、比亚迪、力神等为代表的企业，均在加强技术研发发展高镍三元锂电，另一方面加强与车企的基地产能配套，减小运输半径及有效降低成本，形成紧密的产能供给。中国制造2025明确要求，2020年我国动力电池能量密度要达到300 Wh公斤，2025年达到400Whkg，2030年达到500Whkg。科技部原部长万钢曾表示，要努力把动力电池单位能量密度提高一倍，把制造成本降低50，使单位电池能量达到300Whkg以上，成本降至1元瓦时以下。磷酸铁锂电池能量密度的理论极限值为170Whkg，而三元电池远高于这个数值。各大电池企业把提高能量密度的研究方向几乎都定为三元材料。4、主要生产厂家 （1）CATLCATL2017年总产能达17.09GWh，其中8.5GWh为三元锂电，主要材料体系为三元532/622，目前811体系电池正处于研发当中，预计明年有望量产。2018年产能有望达到31.5GWh，19年达到45.9GWh，2020年产能达到54GWh。基地主要集中在福建宁德、江苏溧阳、青海西宁等。主要客户包括北汽、华晨宝马、吉利、一汽、南车时代、厦门金龙、郑州宇通和中通客车等。（2）BYD比亚迪17年总产能已经达到16GWh，其中LFP产能达10GWh，三元电池产能6GWh，17年启动青海10Gwh的三元电池产能扩充，预计完全达产时间为2019年6月。2018年规划产能21GWh，2019年达到26GWh，2020年产能有望达39GWh。生产基地以深圳坑梓、惠州两地为主，另外在青海等地也在新建生产基地。（3）国轩高科国轩高科的主力产品为方形磷酸铁锂电池，16年具备三元锂电池产能，目前在客车及乘用车方面客户基本覆盖主流车企。2017年产能7.5GWh，其中磷酸铁锂产能为5.5GWh，三元产能达2GWh。2018年是公司产能释放的关键年，预计将增加7GWh，其中合肥四期将增加5GWh三元622产能，庐江和唐山共增加2GWhLFP产能，18年底共计可达14.5GWh。其它产地包括江苏昆山、南京、河北唐山一期（在建）。主要客户包括南京金龙、江淮汽车、安凯客车、中联重科、上海申沃、东风汽车、河北御捷等。（4）力神力神圆柱技术国内排前三，21700产线是国内最早产能最大的产线，方形电池产品型号正逐步向大容量发展，主力产品为51AH，76AH、43AH左右，100AH以上的产品后续也会出来。公司17年产能10GWh，主要生产基地是天津，青岛、苏州、绵阳，武汉等。预计2018年产能将达15GWh（7.5GWh方形LFP+2.4GWh三元方形+5.2GWh三元圆柱），2020年规划达到30GWh。主要客户包括江淮、吉利、一汽、东风汽车、南京金龙、厦门金龙、中通客车、天津清源等。（5）亿纬锂能公司2016年底产能2GWh，公司17年产能约7GWh，18年产能增至9GWh，主要是荆门新增1GWh三元方形和1GWh的磷酸铁锂，所有产能分为：1GWh软包叠片、3.5GWh三元电池、4.5GWh磷酸铁锂电池。预计19年将达到11GWh，2021年达到22GWh。生产基地是湖北金泉和惠州。（6）中航锂电公司17年产能2.5GWh，其中三元电池约0.21GWh，磷酸铁锂2.23GWh，均在洛阳生产。公司18年常州部分产能达产，产能约5GWh，其中三元1.21GWh，磷酸铁锂3.7GWh。根据公司规划2020年产能达15GWh。生产基地主要为洛阳和常州。主要客户包括东风汽车、河南少林、陆地方舟、南京金龙、四川野马、中通客车、重庆瑞驰等。(7）国能电池2017年总产能达到11GWh，目前磷酸铁锂软包电池产能占比90%，其余为三元软包，预计2018年将在郑州继续扩产，总产能达到13GWh，公司规划2020年总产能升至20GWh。生产基地有北京、郑州、襄阳、重庆、海宁、南昌、新余、龙岩等八大基地。(8)孚能科技公司是国内软包龙头，2017年孚能产能约为5GWh的三元软包电池，2018年预计产能最高达13GWh，北京顺义规划8GWh产能有望于年底至19年投产。此外18年年内将开工赣州三期10GWh产能，预计将于19年开始陆续投放。生产基地主要包括赣州、北京等地。（9）卡耐新能源公司专业从事动力锂离子软包电池生产销售，2017年三元软包电池的产能为0.75GWh，主要分布在上海基地产能为0.25Gwh，南昌基地的产能为0.5Gwh，2018年将持续大力扩产，南京产能预计年底可达5.8Gwh以上。2019年产能预计将达到13.2GWh。生产基地：公司具备南京1个技术中心、日本、北美两个海外技术中心、5个生产基地（上海、南昌、广西、两个核心基地）。（10）比克公司是国内三元圆柱领域内的优质公司，2017年三元圆柱产能达5GWh，其中具备811产能1GWh，2018年公司产能达8GWh，其中最高可具备4GWh的811电池，预计2019年产能有望达到12GWh，2020年将达到20GWh。生产基地：深圳和郑州。 5、国内主流新能源车电池成本综合官方数据研判，目前新能源汽车动力电池（模组）的成本大约在1500元/度电左右。（1）比亚迪e6整车价格：30.9836.98万电池容量：80度电电池成本估算：12万元（2）吉利帝豪ev300整车价格：19.48-24.98万电池容量：41度电电池成本估算：6.15万元（3）腾势ev400整车价格：36.98-43.28万元电池容量：60度电电池成本估算：9万元（4）北汽eu260整车价格：20.59-21.59万元电池容量：41度电电池估算成本：6.15万三、 生产工艺流程锂电池生产工艺流程分为三大工段，一是极片制作，二是电芯制作，三是电池组装。在锂电池生产工艺中，极片制作是基础，电芯制作是核心，电池组装关系到锂电池成品质量。锂电池生产工艺流程具体环节包含正极拉浆、负极拉浆、正极片、负极片、钢壳装配、注液及检测以及组装等。 1、极片制作（1）主要工艺流程：将一定比例的正负极活性材料、导电剂、粘结剂与溶剂NMP一起混合高速分散制成一定粘度的浆料通过涂布机将正负极浆料均匀涂布在集流体上，并烘干浆料，制成固体电极片将涂布好的正负极片通过轧辊机辊压，以减小极片厚度，充分发挥极片能量密度辊压后的极片通过五金模切机冲切成所需要尺寸的正负极片。（2）主要设备：NMP回收系统、混料机、自动上料系统、 涂布机、五金模切机、正极滚压机、正极分切机、负极滚压机、负极分切机、真空烘箱 、去离子水机等。 2、电芯制作（1）主要工艺流程 叠片制作流程：将冲切好的正负极片与隔膜一起叠片成芯包。 装配流程：将芯包装入铝塑包装膜内顶、底边封装侧边封装短路测试。 注液制作流程：将单体电池在真空烘箱中干燥除水将电解液注入干燥后的单体电池。 （2）主要设备：自动叠片机 、自动封装线 、自动注液机、喷码机、检测仪、正压测漏机、充放电柜、内阻测试仪等。 3、电池组装（1）化成老化流程：单体电池注液口密封注液后的单体电池预充电充分激活抽气、整形单体电池分容测试容量单体电池测试内阻电压、尺寸等性能指标。 （2）化成老化主要设备：软包电池化成柜、自动封口机、自动清洗机、自动除气切折烫一体设备、自动除气设备、VOC检测设备、全自动贴胶机、生产线体、喷码机、高温箱、软包电池分容柜、IMP/OCV分选设备等。 （3）分选、组装流程：单体电池测试电芯分选组装电池组整体组装功能测试循环测试最终组装。 （4）分选、组装主要设备：轨道装配线、检测装置、自动分选机、容量检测设备、扭力控制系统、chroma测试仪器、BMS检测装置、蜗壳检验装置等。 四、 投资估算1、产能门槛2016 年出台的汽车动力电池行业规范条件（2017年）（征求意见稿）提出了建立车用动力电池准入管理规定的要求，要求锂离子动力电池企业年生产能力不低于 8 GWh，近期据中国证券网报道，最新修改版规范条件将年产能门槛下调至 3-5 GWh 之间，但将在研发、产品性能方面提出更高要求。我们认为规范条件中提出的高门槛表明国家希望提高行业门槛，真正有资金、有实力、有决心做动力电池的企业才能最终立足。总体来说，无论最终门槛定在哪个位置，规范条件 的出台都将对整个行业带来一定冲击，真正想在行业立足的企业将在未来 1-2 年内大力扩产。2、建设规模及投资建设规模按年产3 GWh锂离子电池，预估投资约20亿元。